edna paradigmskifte för inventering av akvatisk biologisk mångfald

Transkript

1 edna paradigmskifte för inventering av akvatisk biologisk mångfald Foto:Joel Berglund Johan Näslund Micaela Hellström Johan Spens

2 Biologisk mångfald och edna Ofta problematiskt att mäta biologisk mångfald Om vi har svårt att mäta biologisk mångfald hur ska vi övervaka och kunna bedöma påverkan? edna-baserade metoder för övervakning av biologisk mångfald har visat sig vara ett extremt värdefullt verktyg och vi är nu mitt i ett paradigmskifte

3 VAD är miljö-dna?

4 ?

5

6 Olika typer av analyser Finns art X här? Vilka arter finns här? qpcr DNA Metabarkodning EN art FLERA arter samtidigt

7 10 % 10 % 10 % 25 % 20 % 5 % 20 %

8 Hur länge kan edna detekteras? UV-ljus Temperatur edna Enzymer & Mikroorganismer Tid DNA ~100 bp 2 3 veckor (Dejean et al. 2011)

9 FÖRDELAR Icke destruktivt möjliggör övervakning av känsliga arter och populationer, skyddade områden Lägre risk att introducera främmande arter och sjukdomar med utrustning Känsligt, ofta betydligt högre detektionsgrad och mindre metodfel (bias). Detekterar effektivt skygga, sällsynta och farliga arter Förvånansvärt få prover tillräckliga för att hitta alla arter av fiskar och groddjur i mindre vattendrag och sjöar = kostnadseffektivt Mindre väderberoende än traditionella metoder

10 NACKDELAR Ny metodik ännu inte helt etablerad (skepsis/brist på praxis) DNA-metodiken är känslig för kontaminering i alla steg rigorös kvalitetssäkring och ekologisk kunskap krävs Vatten transporteras ibland långa sträckor Metodiken är bättre utvecklad för vissa artgrupper (fiskar, groddjur) och sämre för andra (tex kräftdjur, nematoder) Kan vara svårt att jämföra resultat med traditionella metoder Kostnaderna kan vara högre (dock metodberoende men generellt flyttas kostnader från fältarbete till labbarbete) Ger INTE information om storlek eller ålder

11 Nackdelar traditionella undersökningar Elfiske 56% FEL bedömning påverkan konnektivitet (Beier et al. 2007) Nätfiske 37% FEL, <1% fångstchans viss arter. Bifångster, stor dödlighet Sprängning, fällfångst, vattenkikare, dykning etc har sina fördelar och nackdelar

12 Traditionella undersökningar och metoder SAKNAS för många ARTER eller HABITAT

13 Tillämpningar i Sverige, AquaBiota 2018 Inventeringar av fisksamhällen Längs med Östersjökusten Större och mindre vattendrag från Skåne till Norrbotten Större och mindre sjöar Inventering av groddjur i våtmarker och mindre vattendrag (Skåne, Västerbotten) Detektion av akvatiska däggdjur Utgör underlag för åtgärdsarbete, miljöprövningar, miljökonsekvensbedömningar Exempel på uppdragsgivare: Länsstyrelsen, Fortum, Robertsfors kommun, vattenvårdsförbund, SLU, Tyréns, SWECO

14 Metoder & provtagningspunkter A och O Rätt fältdesign en förutsättning för goda resultat Strömmar, djup, land, habitat, årstider, fortplantnings- och vandringsmönster etc VAR? NÄR? HUR?

15 Samla in vatten Flödesschema Filtrera Extrahera PCR NGS sekvensering Bioinformatik Negativa kontroller Negativa kontroller Negativa kontroller Negativa kontroller Positiva kontroller Positiva kontroller Positiva kontroller

16

17

18 Informationen från en enda sekvensering Motsvarar upp till ton papper (Taberlet 2013)

19 Dessa enorma mängder data analyseras

20 resulterar i en artlista LOKAL 1 LOKAL 2 LOKAL 3 LOKAL 7 LOKAL 8 LOKAL 9 LOKAL 10 MÖRT ABBORRE BRAXEN ÖRING GÄDDA GÄRS SUTARE LÖJA ELRITSA SARV NISSÖGA SMÅSPIGG ID ÅL LAKE STENSIMPA FÄRNA BJÖRKNA NEJONÖGON SILVERKARP TOTALT ARTER

21 Relativ biomassa av fisk i dammar FISK edna Sekvenser biomassa

22 Kvalitetsgranskad insamling av prover, procedur för standardiseringsprocess i EU pågår. Viss mängd DNA måste fås i tagna prover. Negativa kontroller är negativa, positiva kontroller är positiva. Ange % DNA-sekvenser av målarter. Ökning från 1% - 90%. Viktigt för detektion och kvantifiering. Verifierad metodik.

23 Standardisering av DNA-inventering för EUs Vattendirektiv Ledningsgrupp. Micaela Hellström, Kat Bruce, Bernd Hänfling

24 STSM CA15219 Biologisk Mångfald Metodologisk mångfald

25 STSM CA15219 MÅL Identifiera effektiva och pålitliga PROTOKOLL för fiskförekomst och mångfald enligt EUs vattendirektiv VERIFIERING, FELSÖKNING Metodologisk mångfald

26 STSM CA15219 Fine tuning edna metabarcoding pipeline for assessment of WFD fish biodiversity in aquatic ecosystems. Micaela Hellström, Jianlong Li, Kat Bruce, Rein Brys, David Halfmaerten, Bernd Hänfling

27 Exempelprojekt: FISKARTER OVAN och NEDAN SPJUTMO KRAFTDAMM

28 FÖRE ÅTGÄRD, TA REDA PÅ OCH BEDÖMA Naturliga vandringshinder Historisk artutbredning & nutida artutbredning Öppna upp anadroma områden, konsekvenser

29 METODER/INSAMLING Siljan

30 RESULTAT FÖREKOMST

31 RESULTAT FISKSAMHÄLLE HARR SARV BRAX LÖJA BÄCKRÖDING SIK ÖRING STENSIMPA SMÅSPIGG GÄDDA ELRITSA GÄRS ABBORRE STÄM REGNBÅGE LAKE MÖRT Havsvandrande lax och ål har utrotats permanent från området på grund av nedströms liggande vandringshinder Fri vandringsväg möjliggör för id att återkolonisera Spjutmosjön, eventuellt gynnas även harr, siljansöring och flodnejonöga

32 Jämförelse Extensiva fiskedata Kr Kr ( ) Kr Kr samt intervjuer

33 JÄMFÖRELSE edna detekterar 100% av fiskpopulationerna vid ett tillfälle jämfört med 56 % för sammanlagda elfisken under ett spann av 28 år tillbaka i tiden. edna detekterade totalt 20 fiskarter vid detta provtillfälle mot 10 arter för sammanlagda elfisken upp till 28 år tillbaka i tiden.

34 Liknande resultat i andra projekt Norrbotten, älvar edna 97% träffar, elfisken 38% Robertsfors kommun

35 75 ÅRS PROVFISKEN Hänfling et al. 2016

36 Möjligheter för detektion och kvantifiering med edna Indikatorer statusbedömningar Rödlistade, fridlysta, känsliga populationer Invasiva arter tidig upptäckt Gömda, glömda eller okända svårinventerade

37 Läs gärna mer på

38 Tack!